KR100793457B1 - Plasma reactor having multi discharging chamber - Google Patents
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Abstract
다중 방전실을 갖는 플라즈마 반응기가 게시된다. 본 발명의 다중 방전실을 갖는 플라즈마 반응기는 다수의 독립된 플라즈마 방전실을 갖는 발생기 몸체를 구비한다. 발생기 몸체에는 플라즈마 방전실로 플라즈마 방전을 위한 기전력을 전달하기 위한 변압기가 결합된다. 변압기는 플라즈마 방전실을 가로질러서 설치되는 마그네틱 코어와 일차 권선을 구비한다. 플라즈마 방전실의 내부에 위치되는 마그네틱 코어 부분은 코어 보호 튜브에 의하여 전체적으로 감싸 보호된다. 일차 권선은 무선 주파수 전력을 제공하는 전원 공급원에 전기적으로 연결된다. 다중 방전실을 갖는 플라즈마 반응기에 의하면, 플라즈마 반응기는 플라즈마 방전실의 내부에 다수의 마그네틱 코어 횡단 부분이 위치하게 되어 플라즈마에 결합되는 유도 결합 에너지의 전달 효율이 매우 높다. 더욱이, 다수의 플라즈마 방전실이 다단으로 배치되어 있어서, 무선 주파수 전력의 무리한 증가 없이 고밀도의 플라즈마를 용이하게 얻을 수 있다.Plasma reactors with multiple discharge chambers are published. The plasma reactor with multiple discharge chambers of the present invention includes a generator body having a plurality of independent plasma discharge chambers. The generator body is coupled to a transformer for delivering electromotive force for plasma discharge to the plasma discharge chamber. The transformer has a magnetic core and a primary winding installed across the plasma discharge chamber. The magnetic core portion located inside the plasma discharge chamber is entirely wrapped and protected by the core protection tube. The primary winding is electrically connected to a power source providing radio frequency power. According to the plasma reactor having multiple discharge chambers, the plasma reactor has a plurality of magnetic core cross sections located inside the plasma discharge chamber, so that the transfer efficiency of inductive coupling energy coupled to the plasma is very high. Moreover, since a plurality of plasma discharge chambers are arranged in multiple stages, it is possible to easily obtain a high density plasma without excessive increase in radio frequency power.
유도 결합 플라즈마, 플라즈마 처리, 활성 가스 Inductively Coupled Plasma, Plasma Treatment, Active Gas
Description
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
도 1은 본 발명의 플라즈마 반응기의 사시도이다.1 is a perspective view of a plasma reactor of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 플라즈마 반응기의 정단면도 및 측단면도이다.2A and 2B are front and side cross-sectional views of the plasma reactor of FIG. 1.
도 3은 마그네틱 코어에 장착되는 코어 보호 튜브 및 냉각 튜브를 보여주기 위한 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view for showing a core protection tube and a cooling tube mounted to the magnetic core.
도 4a 및 도 4b는 마그네틱 코어의 코어 보호 튜브 및 냉각 튜브가 장착된 상태에서의 단면도를 보여주는 도면이다.4A and 4B are sectional views showing the core protection tube and the cooling tube of the magnetic core mounted.
도 5a는 내지 도 5c는 가스 흐름 경로의 다양한 변형들을 보여주는 정단면도이다.5A-5C are front cross-sectional views showing various variations of the gas flow path.
도 6a 및 도 6b는 가스 출구의 실시예들을 보여주는 저면 사시도이다.6A and 6B are bottom perspective views showing embodiments of the gas outlet.
도 7은 플라즈마 발생기가 프로세스 챔버에 탑재된 예를 보여주는 도면이다.7 illustrates an example in which a plasma generator is mounted in a process chamber.
도 8a 내지 도 8d는 플라즈마 발생기의 변형들을 보여주는 도면들이다.8A-8D are diagrams showing variations of the plasma generator.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 플라즈마 반응기 20: 반응기 몸체10: plasma reactor 20: reactor body
30: 가스 분배부 40: 변압기30: gas distribution unit 40: transformer
41: 마그네틱 코어 42: 일차 권선41: magnetic core 42: primary winding
본 발명은 플라즈마 방전에 의하여 이온, 자유 래디컬, 원자 및 분자를 포함하는 활성 가스를 발생 시기고 활성 가스로 고체, 분말, 가스 등의 플라즈마 처리를 하기 위한 플라즈마 소스에 관한 것으로, 구체적으로는 다중 방전실을 갖는 플라즈마 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma source for generating an active gas containing ions, free radicals, atoms and molecules by plasma discharge, and performing plasma treatment of solids, powders, and gases with the active gas. A plasma reactor having a seal is provided.
플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정 등 다양하게 사용되고 있다.Plasma discharges are used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, molecules. The active gas is widely used in various fields and is typically used in various semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, and cleaning.
최근, 반도체 장치의 제조를 위한 웨이퍼나 LCD 글라스 기판은 더욱 대형화 되어 가고 있다. 그럼으로 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고, 대면적의 처리 능력을 갖는 확장성이 용이한 플라즈마 소스가 요구되고 있다.In recent years, wafers and LCD glass substrates for the manufacture of semiconductor devices are becoming larger. Therefore, there is a demand for a plasma source having a high controllability with respect to plasma ion energy and having a large-area processing capacity.
플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용한 용량 결합 플라즈마와 유도 결합 플라즈마가 그 대표적인 예이다. 그중 유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀도를 비교적 용이하게 증가시킬 수 있어서 고밀도 플라즈마를 얻기에 적합 한 것으로 알려져 있다.There are a number of plasma sources for generating plasma, such as capacitively coupled plasma using radio frequency and inductively coupled plasma. Among them, inductively coupled plasma sources are known to be suitable for obtaining high-density plasma because they can increase ion density relatively easily with increasing radio frequency power.
그러나 유도 결합 플라즈마 방식은 공급되는 에너지에 비하여 플라즈마에 결합되는 에너지가 낮아서 매우 고전압의 구동 코일을 사용하고 있다. 그럼으로 이온 에너지가 높아서 플라즈마 반응기의 내부 표면이 이온 충격(ion bombardment)에 의해 손상되는 경우가 발생된다. 이온 충격에 의한 플라즈마 반응기의 내부 표면 손상은 플라즈마 반응기의 수명을 단축하는 것뿐만 아니라 플라즈마 처리 오염원으로 작용하는 부정적인 결과를 얻게 된다. 이온 에너지를 낮추려는 경우에는 플라즈마에 결합되는 에너지가 낮아서 잦은 플라즈마 방전이 오프 되는 경우가 발생하게 된다. 그럼으로 안정적인 플라즈마 유지가 어렵게 되는 문제점이 발생한다.However, the inductively coupled plasma method uses a very high voltage driving coil because the energy coupled to the plasma is lower than that of the supplied energy. As a result, the ion energy is so high that the inner surface of the plasma reactor is damaged by ion bombardment. Damage to the internal surface of the plasma reactor by ion bombardment not only shortens the lifetime of the plasma reactor, but also has negative consequences of acting as a plasma treatment contaminant. When the ion energy is to be lowered, the energy bound to the plasma is low, so that frequent plasma discharge is turned off. Therefore, a problem arises that it is difficult to maintain stable plasma.
한편, 반도체 제조 공정에서 플라즈마를 이용한 공정에서 원격 플라즈마의 사용은 매우 유용한 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 공정 챔버의 세정이나 포토레지스트 스트립을 위한 에싱 공정에서 유용하게 사용되고 있다. 그런데 피처리 기판의 대형화에 따라 공정 챔버의 볼륨도 증가되고 있어서 고밀도의 활성 가스를 충분히 원격으로 공급할 수 있는 플라즈마 소스가 요구되고 있다. 게다가 다수의 기판을 동시에 처리하는 다중 처리 챔버의 경우에는 더욱 그러하다.On the other hand, the use of remote plasma in the process using the plasma in the semiconductor manufacturing process is known to be very useful. For example, it is usefully used in cleaning process chambers and ashing processes for photoresist strips. However, as the size of the substrate to be processed increases, the volume of the process chamber is also increasing, and a plasma source capable of sufficiently remotely supplying high density active gas is required. This is especially true for multiple processing chambers that process multiple substrates simultaneously.
따라서 본 발명은 플라즈마에 결합되는 유도 결합 에너지의 전달 효율이 높이여 플라즈마를 안정적으로 유지할 수 있고 고밀도의 플라즈마를 안정적으로 얻을 수 있는 다중 방전실을 갖는 플라즈마 반응기를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma reactor having multiple discharge chambers capable of stably maintaining plasma and stably obtaining high-density plasma by increasing the transfer efficiency of inductive coupling energy coupled to the plasma.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 다중 방전실을 갖는 플라즈마 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 다중 방전실을 갖는 플라즈마 반응기는: 다수의 독립된 플라즈마 방전실을 갖는 발생기 몸체; 플라즈마 방전실을 가로질러서 설치되는 마그네틱 코어와 일차 권선을 갖는 변압기; 플라즈마 방전실의 내부에 위치되는 마그네틱 코어 부분을 감싸 보호하는 코어 보호 튜브; 및 일차 권선에 연결되는 전원 공급원을 포함하며, 전원 공급원에 의해 일차 권선의 전류가 구동되고, 일차 권선의 구동 전류는 변압기의 이차 회로를 완성하는 유도 결합된 플라즈마를 형성하는 AC 전위(AC potential)를 유도하며, 유도 결합된 플라즈마는 코어 보호 튜브의 외측을 감싸도록 플라즈마 방전실에 형성된다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a plasma reactor having a multiple discharge chamber. A plasma reactor having multiple discharge chambers of the present invention comprises: a generator body having a plurality of independent plasma discharge chambers; A transformer having a magnetic core and a primary winding installed across the plasma discharge chamber; A core protection tube surrounding and protecting the magnetic core portion positioned inside the plasma discharge chamber; And a power supply connected to the primary winding, wherein the current is driven by the power supply, the driving current of the primary winding forming an inductively coupled plasma that completes the secondary circuit of the transformer. Inductively coupled plasma is formed in the plasma discharge chamber to surround the outside of the core protection tube.
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 플라즈마 방전실에 연결되는 가스 입구 및 적어도 다른 하나의 플라즈마 방전실로 연결되는 가스 출구를 포함하고, 두 개의 플라즈마 방전실을 상호 연결하는 연결 통로를 포함한다.In one embodiment, a gas inlet connected to at least one plasma discharge chamber and a gas outlet connected to at least one other plasma discharge chamber are included, and a connection passage interconnecting the two plasma discharge chambers is included.
일 실시예에 있어서, 반응기 몸체는 적어도 두 개의 챔버 연결 통로와 연결되는 가스 집합 영역을 포함한다.In one embodiment, the reactor body comprises a gas collection region in communication with at least two chamber connection passages.
일 실시예에 있어서, 가수 입구로 가스를 고르게 분배하여 공급하는 가스 분배부를 포함한다.In one embodiment, it includes a gas distribution unit for evenly distributing the gas to the water inlet.
일 실시예에 있어서, 둘 이상의 분리된 다중 가스 출구를 포함하는 다중 방전실을 갖는다.In one embodiment, there are multiple discharge chambers comprising two or more separate multiple gas outlets.
일 실시예에 있어서, 발생기 몸체는 금속 물질을 포함하고, 금속 물질은 에디 전류를 최소화하기 위하여 금속 물질 내에서 전기적 불연속성을 갖도록 하는 하 나 이상의 전기적 절연 영역을 포함한다.In one embodiment, the generator body comprises a metal material and the metal material includes one or more electrically insulating regions to have electrical discontinuities in the metal material to minimize eddy currents.
일 실시예에 있어서, 코어 보호 튜브는 유전체 물질을 포함하는 다중 방전실을 갖는다.In one embodiment, the core protective tube has multiple discharge chambers comprising a dielectric material.
일 실시예에 있어서, 코어 보호 튜브는 금속 물질을 포함하고, 금속 물질은 에디 전류를 최소화하기 위하여 금속 물질 내에서 전기적 불연속성을 갖도록 하는 하나 이상의 전기적 절연 영역을 포함한다.In one embodiment, the core protection tube comprises a metal material, and the metal material includes one or more electrically insulating regions to have electrical discontinuities in the metal material to minimize eddy currents.
일 실시예에 있어서, 코어 보호 튜브의 내측으로 설치되는 냉각수 공급 채널을 포함하는 다중 방전실을 갖는다.In one embodiment, there is a multiple discharge chamber including a coolant supply channel installed inside the core protection tube.
일 실시예에 있어서, 냉각수 공급 채널은 금속 물질을 포함하고, 금속 물질은 에디 전류를 최소화하기 위하여 금속 물질 내에서 전기적 불연속성을 갖도록 하는 하나 이상의 전기적 절연 영역을 포함한다.In one embodiment, the cooling water supply channel comprises a metal material and the metal material includes one or more electrically insulating regions to have electrical discontinuities in the metal material to minimize eddy currents.
일 실시예에 있어서, 마그네틱 코어의 중심부를 통해서 형성되는 냉각수 공급 채널을 포함한다.In one embodiment, a cooling water supply channel is formed through a central portion of the magnetic core.
일 실시예에 있어서, 전원 공급원과 일차 권선 사이에 구성되어 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합 회로를 포함한다.In one embodiment, an impedance matching circuit is configured between the power supply and the primary winding to perform impedance matching.
일 실시예에 있어서, 상기 전원 공급원은 조정 가능한 정합 회로 없이 동작한다.In one embodiment, the power supply operates without an adjustable matching circuit.
일 실시예에 있어서, 발생기 몸체에서 발생된 플라즈마 가스를 제공받아 수용하는 프로세스 챔버를 더 포함한다.In one embodiment, the method further includes a process chamber for receiving and receiving plasma gas generated from the generator body.
일 실시예에 있어서, 발생기 몸체는 프로세스 챔버에 탑재 가능한 구조를 갖 고, 전원 공급원은 발생기 몸체와 물리적으로 분리된 구조를 갖고, 전원 공급원과 발생기 몸체는 전원 연결 케이블로 원격으로 연결된다.In one embodiment, the generator body has a structure that can be mounted in a process chamber, the power source has a structure that is physically separated from the generator body, and the power source and the generator body are remotely connected by a power connection cable.
일 실시예에 있어서, 플라즈마 방전실로 유입되는 가스는 불활성 가스, 반응 가스, 불활성 가스와 반응 가스의 혼합 가스를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.In one embodiment, the gas flowing into the plasma discharge chamber is selected from the group comprising an inert gas, a reactive gas, and a mixed gas of an inert gas and a reactive gas.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. In understanding the drawings, it should be noted that like parts are intended to be represented by the same reference numerals as much as possible. And detailed description of known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention is omitted.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 다중 방전실을 갖는 플라즈마 반응기를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of the present invention, a plasma reactor having a multiple discharge chamber of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 플라즈마 반응기의 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 플라즈마 반응기의 정단면도 및 측단면도이다.1 is a perspective view of a plasma reactor of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are front and side cross-sectional views of the plasma reactor of FIG. 1.
도면을 참조하여, 본 발명의 플라즈마 반응기(10)는 다수의 독립된 플라즈마 방전실(21)을 갖는 발생기 몸체(20)를 구비한다. 발생기 몸체(20)에는 플라즈마 방전실(21)로 플라즈마 방전을 위한 기전력을 전달하기 위한 변압기(40)가 결합된다. 변압기(40)는 플라즈마 방전실(21)을 가로질러서 설치되는 마그네틱 코어(41)와 일차 권선(42)을 구비한다. 플라즈마 방전실(21)의 내부에 위치되는 마그네틱 코어(41) 부분은 코어 보호 튜브(45)에 의하여 전체적으로 감싸 보호된다. 일차 권선(42)은 무선 주파수 전력을 제공하는 전원 공급원(60)에 전기적으로 연결된다.Referring to the drawings, the
다수의 플라즈마 방전실(21)은 예를 들어, 상단에 두 개가 병렬로 배열되고 그 하단에 두 개가 병렬로 배열되어 전체적으로 4개의 플라즈마 방전실(21)이 2단 병렬로 배열된 구조를 갖는다. 반응기 몸체(20)는 상단의 두 개의 플라즈마 방전실(21)로 개구된 다수의 홀들을 갖는 가스 입구(22)가 구성된다. 하단의 두 개의 플라즈마 방전실(21)에서 하부로 개방된 가스 출구(25)가 구성된다. 그리고 상단과 하단의 플라즈마 방전실(21)을 상호 연결하는 다수의 홀들을 갖는 연결 통로(23)가 구성된다. 이와 같이, 가스 입구(22)와 가스 출구(25) 사이에는 다단으로 그리고 병렬로 다수의 플라즈마 방전실(21)을 경유하는 가스 흐름 경로가 형성된다.The plurality of
가스의 균일한 공급을 위하여 반응기 몸체(20)의 상부에는 가스 분배부(30)가 구성될 수 있다. 가스 분배부(30)는 가스 공급원(미도시)에 연결되는 가스 입구(31)와 가스를 고르게 분해시키기 위한 하나 이상의 가스 분배판(32)을 포함한다. 플라즈마 방전실(21)로 유입되는 가스는 불활성 가스, 반응 가스, 불활성 가스와 반응 가스의 혼합 가스를 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 또는 기타 플라즈마 프로세스에 적합한 다른 가스들이 선택될 수 있다.The
반응기 몸체(20)는 코어 보호 튜브(45)와 접촉 부분이 진공 절연 부재(44)에 의해 진공 절연된다. 반응기 몸체(110)는 금속 물질 예를 들어, 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속물질로 재작된다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리 된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 재작될 수 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 재작될 수 있다. 또 다른 대안으로 반응기 몸체(20)를 석영, 세라믹과 같은 절연물질로 재작하는 것도 가능하며, 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 다른 물질로도 재작될 수 있다.The
반응기 몸체(20)가 금속 물질을 포함하는 경우에는 에디 전류를 최소화하기 위하여 금속 물질 내에서 전기적 불연속성을 갖도록 하는 하나 이상의 전기적 절연 영역(27)을 포함한다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 플라즈마 방전실(21)의 주변으로 가로질러서 절연 영역(27)이 구성될 수 있다. If the
마그네틱 코어(41)는 적어도 두 개의 플라즈마 방전실(21)에 공유되고, 코어 일부분이 반응기 몸체(20)의 외부로 노출된 장착 구조를 갖는다. 마그네틱 코어(41)는 페라이트물질로 제작되지만 철, 공기와 같은 다른 대안의 재료로 구성될 수도 있다.The
코어 보호 튜브(45)는 석영, 세라믹과 같은 유전체 물질로 재작된다. 또는 코어 보호 튜브(45)는 상술한 바와 같이, 반응기 몸체(20)와 동일한 금속물질로 재작될 수 있는데 이 경우에는 에디 전류를 방지하기 위하여 전기적 불연속성을 갖도록 하나 이상의 전기적 절연 영역을 포함한다.The
도 3은 마그네틱 코어에 장착되는 코어 보호 튜브 및 냉각 튜브를 보여주기 위한 분해 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 마그네틱 코어의 코어 보호 튜브 및 냉각 튜브가 장착된 상태에서의 단면도를 보여주는 도면이다.3 is an exploded perspective view illustrating a core protection tube and a cooling tube mounted to a magnetic core, and FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views of the magnetic core in which the core protection tube and the cooling tube are mounted.
도면을 참조하여, 마그네틱 코어(41)에는 냉각수 공급 채널을 형성하기 위한 냉각수 공급관(44)이 장착된다. 다른 대안으로는 마그네틱 코어(41)의 중심부를 관통하여 냉각수 공급 채널(43)을 형성 할 수 도 있다. 또는 냉각수 공급관(44)과 마그네틱 코어(41)의 중심부 냉각수 공급 채널(43)을 모두 형성할 수도 있다. 또는 반응기 몸체(20)에 다수의 냉각수 채널(26)을 형성하는 것도 가능하다. 첨부도면 도 4a의 단면도는 마그네틱 코어(41)의 중심부에 냉각수 공급 채널(43)을 형성하고 코어 보호 튜브(45)의 내측으로도 냉각수 공급관(44)을 설치한 상태를 보여주는 단면도이다. 첨부 도면 도 4b에는 냉각수 공급관(44)만을 설치한 상태를 보여주는 단면도이다. 냉각수 공급관(44)은 금속 재료로 구성될 수 있으며, 이때 냉각수 공급관(44)에 에디 전류가 유도되는 것을 방지하기 위하여 절연 영역(48)을 갖도록 하는 것이 바람직하다.Referring to the drawings, the
다시, 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 전원 공급원(60)에 의해 일차 권선(42)의 전류가 구동된다. 일차 권선(42)의 구동 전류는 변압기(40)의 이차 회로를 완성하는 유도 결합된 플라즈마를 형성하는 플라즈마 방전실(21) 내측의 AC 전위(AC potential)를 유도한다. 그러면 유도 결합된 플라즈마는 각 플라즈마 방전실(21)에서 코어 횡단 부분을 중심으로 하여 코어 보호 튜브의 외측을 감싸도록 플라즈마 방전실(21)에 각기 형성된다. 도면에서, 참조 부호 '46'은 마그네틱 코어(41)에 유도되는 전계를 표시하고, 참조 부호 '47'은 유도 전계(46)에 의해 2차적으로 유도되는 전계를 표시한다.2A and 2B, the current of the primary winding 42 is driven by the
전원 공급원(60)은 별도의 임피던스 정합기 없이 출력 전압의 제어가 가능한 RF 전원 공급원을 사용하여 구성된다. 다른 대안으로는 별도의 임피던스 정합기에 의해 임피던스가 정합되도록 하는 RF 전원 공급원을 사용하여 구성할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 반응기(10)는 플라즈마 방전실(21)의 내부에 다수의 마그네틱 코어 횡단 부분이 위치하게 되어 플라즈마에 결합되는 유도 결합 에너지의 전달 효율이 매우 높다. 더욱이, 다수의 플라즈마 방전실(21)이 다단으로 배치되어 있어서, 무선 주파수 전력의 무리한 증가 없이 고밀도의 플라즈마를 용이하게 얻을 수 있다.In the
도 5a는 내지 도 5c는 가스 흐름 경로의 다양한 변형들을 보여주는 정단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 가스 출구의 실시예들을 보여주는 저면 사시도이다.5A-5C are front cross-sectional views showing various modifications of the gas flow path, and FIGS. 6A and 6B are bottom perspective views showing embodiments of the gas outlet.
도 5a를 참조하여, 일 변형예에 따르면, 네 개의 플라즈마 방전실(21)의 중심부로 가스 집합 영역(50)이 구성될 수 있다. 가스 집합 영역(50)은 상단의 두 개의 플라즈마 방전실(21)에서 발생된 플라즈마 가스가 집합되어지고, 다시 하단의 플라즈마 방전실(21)로 분산되어 입력된다.Referring to FIG. 5A, according to one modification, the
도 5b를 참조하여, 다른 변형예에 따르면, 하단의 두 개의 플라즈마 방전실(21)의 하부로 가스 집합 영역(52)이 구성될 수 있다. 가스 집합 영역(52)은 하단의 두 개의 플라즈마 방전실(21)에서 발생된 플라즈마 가스가 집합되어서 하나의 가스 출구(25)를 통하여 출력된다.Referring to FIG. 5B, according to another modified example, the
도 5c를 참조하여, 또 다른 변형예에 따르면, 하나의 가스 출구(25)가 구성되고, 하단의 두 개의 플라즈마 방전실(21)과 연결되는 가스 배출 경로(54)가 구비된다.Referring to FIG. 5C, according to another modified example, one
도 6a에 도시된 바와 같이, 가스 출구(25)는 반응기 몸체(20)의 하부에서 가늘게 개구된 슬릿 형태의 가스 출구(25a)로 구성될 수 있다. 다른 대안으로는 도 6b에 도시된 플랜지 구조를 포함하는 원형 가스 출구(25b)로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 6A, the
도 7은 플라즈마 발생기가 프로세스 챔버에 탑재된 예를 보여주는 도면이다.7 illustrates an example in which a plasma generator is mounted in a process chamber.
도 7을 참조하여, 플라즈마 반응기(10)는 프로세스 챔버(70)에 장착되어 원격으로 프로세스 챔버(70)로 플라즈마를 공급한다. 예를 들어, 프로세스 챔버(70)의 천정 외측에 장착될 수 있다. 플라즈마 반응기(10)는 전원 공급원인 무선 주파수 발생기(72)로부터 무선 주파수를 제공받고, 가스 공급 시스템(미도시)에 의해 가스를 공급받아 활성 가스를 발생한다.Referring to FIG. 7, the
프로세스 챔버(70)는 플라즈마 반응기(10)에서 발생된 활성 가스를 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 수행한다. 프로세스 챔버(70)는 예를 들어, 증착 공정을 수행하는 증착 챔버이거나, 식각 공정을 수행하는 식각 챔버 일 수 있다. 또는 포토레지스트를 스트립핑하기 위한 에싱 챔버일 수 있다. 이외에도 다양한 반도체 제조 공정을 수행하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버일 수 있다.The
특별히, 플라즈마 반응기(10)와 무선 주파수를 공급하는 전원 공급원인 무선 주파수 발생기(72)는 분리된 구조를 갖는다. 즉, 플라즈마 반응기(10)는 프로세스 챔버(70)에 장착 가능한 고정형으로 구성되고, 무선 주파수 발생기(72)는 플라즈마 반응기(10)와 분리 가능한 분리형으로 구성된다. 그리고 무선 주파수 발생기(72)의 출력단과 플라즈마 반응기(10)의 무선 주파수 입력단은 무선 주파수 케이블(74)에 의해 상호 원격으로 연결된다. 그럼으로 종래와 같이 무선 주파수 발생기와 플라즈마 반응기가 하나의 유닛으로 구성되는 것과 달리 프로세스 챔버(70)에 매우 용이하게 설치할 수 있으며 시스템의 유지 관리 효율을 높일 수 있다.In particular, the
도 8a 내지 도 8d는 플라즈마 발생기의 변형들을 보여주는 도면들이다.8A-8D are diagrams showing variations of the plasma generator.
도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 또 다른 변형에 따른 다양한 플라즈마 반응기(10a~10d)들은 두 개의 플라즈마 방전실이 수직으로 배열(도 8a)되거나 수평으로 배열(도 8d)될 수 있으며, 또는 다수개의 플라즈마 방전실이 수직으로 병렬 배열(도 8b)되거나, 수평으로 병렬 배열(도 8c)될 수 있다.As shown in FIGS. 8A to 8D,
이상과 같은 변형들은 이외에도 또 다른 많은 변형들이 있을 것이나 이러한 변형들은 본 발명의 사상에 기초할 때 당업자들에게는 자명한 것임을 잘 알 수 있을 것이다.There will be many other variations in addition to the above modifications, but it will be appreciated that these modifications will be apparent to those skilled in the art based on the spirit of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various modifications and equivalent embodiments. You can see that it is possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
상술한 바와 같은 본 발명의 다중 방전실을 갖는 플라즈마 반응기에 의하면, 플라즈마 반응기는 플라즈마 방전실의 내부에 다수의 마그네틱 코어 횡단 부분이 위치하게 되어 플라즈마에 결합되는 유도 결합 에너지의 전달 효율이 매우 높다. 더욱이, 다수의 플라즈마 방전실이 다단으로 배치되어 있어서, 무선 주파수 전력의 무리한 증가 없이 고밀도의 플라즈마를 용이하게 얻을 수 있다.According to the plasma reactor having the multiple discharge chamber of the present invention as described above, the plasma reactor has a plurality of magnetic core cross section is located inside the plasma discharge chamber, the transfer efficiency of the inductive coupling energy coupled to the plasma is very high. Moreover, since a plurality of plasma discharge chambers are arranged in multiple stages, it is possible to easily obtain a high density plasma without excessive increase in radio frequency power.
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